Устройство для поверки шунтов постоянного тока
Изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для поверки шунтов постоянного тока в широком диапазоне измеряемых величин. Устройство содержит эталонную меру сопротивления, выполненную в виде трех параллельно соединенных резисторов с ненормируемой погрешностью с возможностью их отключения из измерительной цепи и изменения коэффициента преобразования эталонной меры сопротивления. Определение погрешности шунтов постоянного тока производится при помощи двухрядного потенциометра постоянного тока, к зажимам первого ряда которого присоединены потенциальные зажимы эталонной меры сопротивления, а к зажимам второго ряда присоединены потенциальные зажимы поверяемого шунта. Параллельно шунту присоединены резистор, имитирующий сопротивление измерительного прибора, и эталонная катушка сопротивления с возможностью их отключения из измерительной цепи, при этом номинальное значение сопротивления третьего резистора эталонной меры сопротивления с большим сопротивлением равно номинальному значению сопротивления резистора, имитирующего сопротивление измерительного прибора. Технический результат - повышение точности поверки шунтов постоянного тока в рабочих условиях в широком диапазоне измеряемых величин при конструктивном упрощении устройства. 1 ил.
Предполагаемое изобретение относится к электроизмерительной технике и предназначено для поверки шунтов постоянного тока в широком диапазоне токов.
Известно устройство для поверки шунтов постоянного тока, содержащее магнитный компаратор постоянного тока, эталонную меру сопротивления, регулируемый делитель напряжения, источники постоянного тока и нулевые индикаторы [1].
Недостаток этого устройства заключается в сложности изготовления эталонных мер сопротивления на большие токи и магнитных компараторов постоянного тока, а также в ограниченном диапазоне измеряемых величин.
Известно устройство для поверки шунтов постоянного тока, содержащее потенциометр постоянного тока, эталонную меру сопротивления и источник постоянного тока [2].
Недостаток этого устройства заключается в сложности изготовления эталонных мер сопротивления на большие токи, а также в ограниченном диапазоне измеряемых величин.
Известно устройство (прототип) для поверки шунтов постоянного тока, содержащее двухрядный потенциометр постоянного тока, эталонную меру сопротивления, составленную из нескольких параллельно соединенных резисторов высокой точности, и источник постоянного тока [3].
Недостаток этого устройства (прототипа) заключается в сложности изготовления эталонных мер сопротивления на большие токи.
Задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение заключается в разработке технического решения, которое обеспечивает получение следующих технических результатов:
- конструктивное упрощение устройства для поверки шунтов постоянного тока;
- повышение точности поверки шунтов постоянного тока в рабочих условиях в широком диапазоне измеряемых величин.
Эта задача решена в результате того, что в устройстве для поверки шунтов постоянного тока, содержащем двухрядный потенциометр постоянного тока, эталонную меру сопротивления, составленную из нескольких параллельно соединенных резисторов высокой точности, и источник постоянного тока, эталонная мера сопротивления выполнена в виде трех параллельно соединенных резисторов с ненормируемой погрешностью с возможностью их отключения из измерительной цепи и изменения коэффициента преобразования эталонной меры сопротивления, при этом их токовые и потенциальные зажимы соединены раздельно. Определение погрешности шунтов постоянного тока производится при помощи двухрядного потенциометра постоянного тока, к зажимам первого ряда которого присоединены потенциальные зажимы эталонной меры сопротивления, а к зажимам второго ряда присоединены к потенциальные зажимы поверяемого шунта. Параллельно поверяемому шунту присоединены резистор, имитирующий сопротивление измерительного прибора, и эталонная катушка сопротивления с возможностью их отключения из измерительной цепи, при этом их токовые и потенциальные зажимы соединены раздельно, и номинальное значение сопротивления третьего резистора эталонной меры сопротивления с большим сопротивлением равно номинальному значению сопротивления резистора, имитирующего сопротивление измерительного прибора, а номинальное значение сопротивления эталонной катушки сопротивления равно номинальному значению сопротивления второго резистора эталонной меры сопротивления.
Поверка шунтов постоянного тока в широком диапазоне измеряемых величин обеспечивается тем, что в устройстве используется составная эталонная мера сопротивления, рассчитанная на большие токи.
На чертеже приведена схема устройства для поверки шунтов постоянного тока.
Устройство для поверки шунтов постоянного тока содержит источник постоянного тока 1, эталонную меру сопротивления 2, поверяемый шунт 3, резистор 4, имитирующий сопротивление измерительного прибора, эталонную катушку сопротивления 5 и двухрядный потенциометр постоянного тока 6. Эталонная мера сопротивления 2, выполнена в виде трех параллельно соединенных резисторов 7, 8, 9 с ненормируемой погрешностью с возможностью их отключения посредством разъемов из измерительной цепи и изменения коэффициента преобразования эталонной меры сопротивления, при этом токовые и потенциальные зажимы резисторов 7, 8, 9 соединены раздельно. Номинальные значения сопротивления резисторов 7, 8 эталонной меры сопротивления 2 находятся между собой в соотношении 1:10. Например, номинальное значение сопротивления резистора 7 равно 10-5 Ом, резистора 8-10-4 Ом. Третий резистор 9 эталонной меры сопротивления 2 выполнен с возможностью изменения его сопротивления и номинально равен резистору 4, имитирующего сопротивление измерительного прибора. При этом знать точное значение сопротивления резисторов 7, 8, 9, а также величину их отношений, не требуется.
К зажимам 10 первого ряда двухрядного потенциометра постоянного тока присоединены потенциальные зажимы эталонной меры сопротивления 2, а к зажимам 11 второго ряда - потенциальные зажимы поверяемого шунта 3, параллельно которому присоединены резистор 4, имитирующий сопротивление измерительного прибора, и эталонная катушка сопротивления 5 с возможностью их отключения посредством разъемов из измерительной цепи, при этом токовые и потенциальные зажимы эталонной и поверяемой мер соединены раздельно. Номинальное значение сопротивления эталонной катушки сопротивления 5 равно номинальному значению сопротивления резистора 8 эталонной меры сопротивления 2.
Работа устройства для поверки шунтов постоянного тока заключается в следующем.
Перед операцией поверки шунтов постоянного тока производится балансировка измерительной цепи в соответствии с фиг.1. К зажимам 10 первого ряда двухрядного потенциометра постоянного тока 6 присоединяется резистор 9 эталонной меры сопротивления, а к зажимам 11 второго ряда - резистор 4, имитирующий сопротивление измерительного прибора. На рядах двухрядного потенциометра постоянного тока 6 выставляются значения, равные номинальному значению падения напряжения на поверяемом шунте 3. В измерительной цепи выставляется значение тока, равное конечному значению диапазона измерений измерительного прибора. Затем путем изменения сопротивления резистора 9 производится уравновешивание измерительной цепи, что отмечается по равенству показаний первого и второго рядов двухрядного потенциометра постоянного тока 6.
После операции балансировки измерительной цепи производится измерение коэффициента преобразования поверяемого шунта 3 и выполняются следующие операции.
На первом этапе измерений к зажимам 10 первого ряда двухрядного потенциометра постоянного тока 6 присоединяется эталонная мера сопротивления 2, составленная из резисторов 7, 8, 9, а к зажимам 11 второго ряда - поверяемый шунт 3, параллельно которому присоединен резистор 4, имитирующий сопротивление измерительного прибора. В измерительной цепи выставляется значение тока, равное номинальному значению тока поверяемого шунта 3. Падение напряжения на эталонной мере сопротивления 2 уравновешивается посредством переключения декадных переключателей первого ряда 10 двухрядного потенциометра постоянного тока
6. Выполняется равенство:
где R7, R8, R9 - сопротивления резисторов 7, 8, 9 эталонной меры сопротивления 2;
R 3 - сопротивление поверяемого шунта 3;
R4 - сопротивление резистора 4, имитирующего сопротивление измерительного прибора;
U10, U11 - показания соответственно первого 10 и второго 11 рядов двухрядного потенциометра постоянного тока 6.
Уравнение (1) можно представить в виде:
где К3 - коэффициент преобразования поверяемого шунта 3;
1=U10-1/U11-1 - отношения показаний первого 10 и второго 11 рядов двухрядного потенциометра постоянного тока 6.
На втором этапе измерений эталонная мера сопротивления 2 составляется из двух параллельно соединенных резисторов 7, 9. Производится уравновешивание падения напряжения на эталонной мере сопротивления 2 и составляется новое равенство:
Уравнение (3) можно представить в виде:
где 2=U10-2/U11-2 - отношения показаний первого 10 и второго 11 рядов двухрядного потенциометра постоянного тока 6.
На третьем этапе измерений к зажимам 10 первого ряда двухрядного потенциометра постоянного тока 6 присоединяется эталонная мера сопротивления 2 составленная из резисторов 8, 9, а к зажимам 11 второго ряда - эталонная катушка сопротивления 5, параллельно которой присоединен резистор 4, имитирующий сопротивление измерительного прибора. В измерительной цепи выставляется значение тока, равное 0,1 номинального значения тока поверяемого шунта 3. Производится уравновешивание падения напряжения на эталонной мере сопротивления 2, что соответствует новому равенству:
где R5 - сопротивление эталонной катушки сопротивления 5.
Уравнение (5) можно представить в виде:
где K5 - коэффициент преобразования эталонной катушки сопротивления 5;
3=U10-3/U11-3 - отношения показаний первого 10 и второго 11 рядов двухрядного потенциометра постоянного тока 6.
Решая совместно уравнения (2), (4), (6), находим коэффициент преобразования К3 поверяемого шунта 3 по полученным значениям 1, 2, 3 и известному с высокой точностью коэффициенту преобразования К5 эталонной катушки сопротивления 5:
Коэффициент преобразования поверяемого шунта 3 можно представить в виде:
Решая совместно уравнения (7), (8), определим сопротивление поверяемого шунта 3:
Так как в процессе поверки шунтов постоянного тока не требуется знать точное значение сопротивления резисторов эталонной меры сопротивления 2, то обеспечивается по сравнению с прототипом конструктивное упрощение устройства для поверки шунтов постоянного тока, а также повышение точности поверки.
Таким образом, предложенное техническое решение позволяет определять с высокой точностью коэффициенты преобразования шунтов постоянного тока в широком диапазоне измеряемых величин.
Источники информации
1. Векслер М.С. Шунты переменного тока/М. С. Векслер, А.М. Теплинский. - Л.: Энергоатомиздат, 1987, с.11-13, 79-81.
2. Любимов Л.И. Вопросы поверки и аттестации масштабных преобразователей переменного тока /Л.И.Любимов, И.Д.Форсилова, Е.З.Шапиро. - М.: Машиностроение, 1984, с.4-10.
3. Семенко Н.Г. Методы и средства измерений больших постоянных токов и их метрологическое обеспечение /Н.Г.Семенко, Ю.А.Гамазов. - М.: Издательство стандартов, 1982, с.37-41.
Формула изобретения
Устройство для поверки шунтов постоянного тока, содержащее потенциометр постоянного тока, эталонную меру сопротивления, составленную из нескольких параллельно соединенных резисторов высокой точности, и источник постоянного тока, отличающееся тем, что в нем эталонная мера сопротивления выполнена в виде трех параллельно соединенных резисторов с ненормируемой погрешностью с возможностью их отключения из измерительной цепи и изменения коэффициента преобразования эталонной меры сопротивления, при этом их токовые и потенциальные зажимы соединены раздельно, а параллельно поверяемому шунту присоединены резистор, имитирующий сопротивление измерительного прибора, и эталонная катушка сопротивления с возможностью их отключения из измерительной цепи, при этом их токовые и потенциальные зажимы соединены раздельно, потенциальные зажимы эталонной меры сопротивления присоединены к зажимам первого ряда двухрядного потенциометра постоянного тока, потенциальные зажимы поверяемого шунта присоединены к зажимам второго ряда двухрядного потенциометра постоянного тока, и номинальное значение сопротивления третьего резистора эталонной меры сопротивления с большим сопротивлением равно номинальному значению сопротивления резистора, имитирующего сопротивление измерительного прибора, а номинальное значение сопротивления эталонной катушки сопротивления равно номинальному значению сопротивления второго резистора эталонной меры сопротивления.
РИСУНКИ
